Новости космических телескопов: Хаббл, Джеймс Уэбб, Чандра и другие

[vladgrin]

«Джеймс Уэбб» открыл самую холодную экзопланету в истории наблюдений
03.05.2025 [08:56]

Чувствительности датчиков телескопа «Джеймс Уэбб» должно хватить для обнаружения очень холодных космических объектов с температурой до −198,15 °C. До недавнего времени самой холодной из обнаруженных экзопланет считалась Эпсилон Инди Ab с температурой 2 °C. Теперь список этих удивительных рекордсменок возглавила экзопланета WD 1856+534 b, температура атмосферы которой составляет −87 °C. Это делает её очень похожей на наши Юпитер и Сатурн — и это важно.



Вопрос о повторяемости условий, необходимых для появления жизни в иных мирах, заставляет искать системы и экзопланеты, похожие на нашу Солнечную систему. Атмосферы Юпитера и Сатурна, например, охлаждены более чем на −100 °C. Учёные ещё не находили настолько холодные экзопланеты. Новое открытие — это шаг в этом направлении, позволяющий экстраполировать условия Солнечной системы на другие уголки Вселенной.

«Это редкая возможность рассмотреть нашу Солнечную систему в более широком галактическом контексте», — говорят исследователи. Но это лишь один аспект работы — есть и другие, не менее важные.

В частности, экзопланета WD 1856+534 b вращается вокруг белого карлика с периодом 1,4 дня (система находится на расстоянии 80 световых лет от Земли). Белый карлик — это останки звезды, похожей на наше Солнце. Экзопланета WD 1856+534 b примерно в семь раз больше своей звезды. Наличие стадии белого карлика означает, что экзопланета пережила смерть своей хозяйки — стадию красного гиганта и сброс оболочки. Это ценная информация для моделирования эволюции звёздных систем.

Другим немаловажным открытием стало то, что экзопланета, по-видимому, каким-то образом сменила свою первоначальную орбиту, что ещё предстоит объяснить. Смена орбиты экзопланетой важна также в контексте того, что она может оказаться в зоне обитаемости звезды — а это даёт шанс на появление жизни, известной нам по примеру Земли.

«Это убедительное доказательство того, что планеты могут не только пережить близкую смерть своей звезды, но и переместиться на орбиты, где, как мы раньше предполагали, они не могут существовать, — говорят исследователи. — Это захватывающий процесс, и это подтверждение даёт нам первое наблюдаемое свидетельство того, что такое действительно возможно».

[vladgrin]

1678 галактик в одном кадре: «Джеймс Уэбб» запечатлел группы звёздных систем, которым 12 млрд лет

JWST открыл «портал» в эпоху, когда Вселенная была в 10 раз моложе

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) раскрыл новые детали о ранней Вселенной, обнаружив в созвездии Секстанта 1678 групп галактик, удалённых от Земли на 12 млрд световых лет. Эти структуры, сформированные гравитационным взаимодействием, позволяют учёным изучать процессы, происходившие через 1,8 млрд лет после Большого взрыва.

«Галактики, как и люди, объединяются в семьи, — отметил руководитель исследования, астроном Гасем Гозалиасл из Университета Аалто. — В группах и скоплениях они взаимодействуют, меняя структуру и форму, что помогает исследовать тёмную материю, сверхмассивные чёрные дыры и межгалактический газ». Наблюдения JWST подтвердили, что древние галактики отличались хаотичными формами и активным звёздообразованием, тогда как более молодые объекты, такие как Млечный Путь, обладают чёткими спиральными или эллиптическими структурами.

Спойлер

Открытие стало возможным благодаря уникальной чувствительности JWST в инфракрасном диапазоне. Телескоп превзошёл достижения «Хаббла», который в 1995–2012 годах создал серию «глубоких полей», запечатлевших до 5500 галактик. Первый глубокий снимок JWST, полученный в июле 2022 года, показал скопление SMACS 0723 возрастом 4,6 млрд лет, а в феврале 2023-го телескоп сфотографировал скопление Пандоры, обнаружив ещё больше деталей.

Новые данные позволяют сравнить эволюцию галактик на разных этапах. Например, в ранней Вселенной преобладали слияния и вспышки звёздообразования, тогда как позже гравитационная стабильность способствовала формированию упорядоченных структур. Учёные также рассчитывают уточнить распределение тёмной материи, которая составляет основу «космической паутины», связывающей галактики.

Исследование JWST в созвездии Секстанта стало частью долгосрочной программы NASA по изучению глубокого космоса. По словам специалистов, каждый новый снимок телескопа не только расширяет знания о Вселенной, но и ставит вопросы, требующие междисциплинарного подхода. Следующим шагом станет анализ химического состава древних галактик и поиск следов первых звёзд, что может изменить представления о формировании элементов.

[vladgrin]

«Звенящие» экзопланеты: «Джеймс Уэбб» открыл новый способ изучать их недра через следы катастрофических столкновений

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» способен обнаружить столкновений в недрах газовых гигантов

Учёные обнаружили, что газовые гиганты за пределами Солнечной системы могут «звенеть» после катастрофических столкновений, что открывает новые возможности для изучения их внутренней структуры. Исследование основано на данных космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) и фокусируется на экзопланете Бета Живописца b, известной аномально высоким содержанием тяжёлых металлов. Результаты показывают: если за последние 9–18 миллионов лет эта планета столкнулась с объектом массой Нептуна (17 масс Земли), то вызванные ударом сейсмические колебания могут сохраняться до сих пор, вызывая изменения яркости на уровне 1%, которые способен зафиксировать JWST.

Анализ выявил, что продолжительность таких колебаний сопоставима со временем Келвина-Гельмгольца — периодом, за который молодая планета теряет избыточное тепло. Периоды колебаний варьируются от десятков минут до часа, а их амплитуда остаётся значительной миллионы лет. Это объясняет, почему многие экзопланеты-гиганты демонстрируют повышенную металличность: частые столкновения с массивными телами в прошлом не только обогащают их состав, но и запускают долгоживущие внутренние «вибрации».
«Звенящие» экзопланеты: «Джеймс Уэбб» открыл новый способ изучать их недра через следы катастрофических столкновений


На схеме показаны типы колебаний внутри газовых гигантов. Красным выделены зоны, где температура временно повышается, синим — где снижается. Чем интенсивнее цвет, тем сильнее отклонение от обычной температуры. Иллюстрация помогает представить, как «эхо» древних столкновений искажает недра экзопланет, что регистрирует телескоп JWST. Источник: J. J. Zanazzi, Eugene Chiang, Yifan Zhou / arXiv:2505.01496

Спойлер

Работа рассматривает два сценария накопления металлов: постепенную аккрецию частиц из протопланетного диска и катастрофические слияния с другими объектами. Моделирование подтвердило, что второй механизм эффективнее генерирует сейсмические волны. Учёные проанализировали поведение колебаний в газовых гигантах — от фундаментальных (f-моды) до акустических (p-моды) — и оценили их затухание. Оказалось, что внутреннее трение в плотной атмосфере слабо гасит волны, позволяя им сохраняться десятки миллионов лет.

Для экзопланеты β Pic b расчёты предсказывают: если крупное столкновение произошло в указанный период, то JWST сможет обнаружить связанные с колебаниями изменения светимости. Это открывает путь к сейсмологии экзопланет — методу, аналогичному изучению землетрясений. Измерение частот колебаний позволит определить плотность планет, а анализ расщепления мод из-за вращения — вычислить их скорость. Высокочастотные акустические моды раскроют скорость звука в недрах, а низкочастотные гравитационные — укажут на стратификацию слоёв.

Авторы подчеркивают, что столкновения — не единственный источник колебаний. Для горячих юпитеров, например, значительную роль играют приливные силы звёзд. Однако именно «звон» от древних катаклизмов даёт уникальный шанс заглянуть в прошлое планетных систем.

Дальнейшие исследования потребуют учёта нелинейных эффектов и особенностей атмосфер экзопланет. Тем не менее, работа доказывает: сейсмология может стать ключом к пониманию эволюции газовых гигантов и условий их формирования, дополняя данные прямых наблюдений.

[vladgrin]

«Джеймс Уэбб» заделался геологом — учёные научили его заглядывать в недра далёких экзопланет
10.05.2025 [17:27]

Многие загадки далёких миров невозможно разгадать без знаний об их геологическом строении. К сегодняшнему дню наука далеко продвинулась в изучении недр Земли и даже других планет Солнечной системы. На очереди — геология инопланетных миров, в чём, что удивительно, может помочь космическая обсерватория «Джеймс Уэбб».



Информацию о строении Луны и Марса учёные получили благодаря изучению сейсмической активности на этих небесных телах. На Луне датчики устанавливали во время миссий «Аполлон» 60 лет назад, а на Марсе работала станция NASA InSight. Датчики фиксировали сейсмические волны от ударов метеоритов, и по их распространению можно было судить о строении и плотности недр. Экзопланеты недоступны для таких экспериментов, но они также переживают столкновения, особенно мощные, которые можно обнаружить даже за десятки и сотни световых лет.

Очевидно, что в молодых звёздных системах столкновения происходят особенно часто. Как это было в Солнечной системе 4 млрд лет назад, можно судить по поверхности Луны — на ней буквально нет «живого» места. Вероятны также столкновения планет-гигантов, после которых сейсмические волны могут долго прокатываться по их недрам и поверхности. Учёные решили ответить на два вопроса: действительно ли гигантские столкновения вызывают долгоживущие сейсмические волны и могут ли «Джеймс Уэбб» или будущие обсерватории зафиксировать их?

Спойлер

Для решения задачи исследователи провели моделирование столкновения двух планет-гигантов: молодой и старой. Данные о молодой планете были получены в результате наблюдений за суперюпитером из системы Беты Живописца, находящейся на расстоянии примерно 63,4 светового года от Земли. Возраст этой планеты — около 20 млн лет, масса — около 13 масс Юпитера. В роли старой планеты выступил прообраз нашего Нептуна с массой около 17 масс Земли.

Моделирование показало, что после столкновения у более массивного тела сейсмическая активность может не затухать миллионы лет: от 9 до 18 млн лет, что сопоставимо с возрастом самой экзопланеты. Иными словами, серьёзные столкновения, вероятность которых в молодых системах очень высока, создают достаточно продолжительные сейсмические колебания.



Наконец, сейсмические волны от столкновений планетарного масштаба вызывают изменения в характере излучения экзопланеты, которые обсерватория «Джеймс Уэбб» способна зафиксировать фотометрически. По интенсивности и распределению «окраски» экзопланеты можно определить наличие сейсмических волн и, в конечном итоге, получить примерное представление о плотности и составе ядер экзопланет у далёких звёзд.

Этот метод также может помочь в обнаружении гравитационного воздействия звёзд на ближайшие экзопланеты, особенно если те движутся по сильно вытянутым орбитам. Это даст возможность заглянуть и в их недра. Именно благодаря гравиметрическим измерениям Сатурна зондом «Кассини» учёные смогли узнать больше о его внутреннем строении. «Джеймс Уэбб» способен провернуть нечто подобное с далёкими экзопланетами, фактически приобретя вторую специальность — геолога.

[vladgrin]

«Хаббл» создал захватывающее изображение галактики Большое Магелланово Облако в невероятных цветах с помощью новых технологий

Уникальные снимки позволяют учёным изучить процессы звездообразования на расстоянии 160 000 световых лет

Космический телескоп «Хаббл» запечатлел завораживающее изображение туманностей в Большом Магеллановом Облаке, одной из галактик-спутников Млечного Пути. Снимок демонстрирует подробности объекта, расположенного на расстоянии 160 000 световых лет в созвездиях Золотой Рыбы и Столовой Горы. Большое Магелланово Облако является крупнейшей из множества небольших галактик, вращающихся вокруг нашей.

Детальная картина пылевых газовых облаков стала возможной благодаря применению широкоугольной камеры 3 (WFC3) «Хаббла». Эта камера оснащена набором фильтров, каждый из которых пропускает свет определённой длины волны. Представленное изображение является результатом обработки данных, полученных с помощью пяти различных фильтров, включая те, которые регистрируют ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.


Источник: ESA / Hubble & NASA, C. Murray

«Хаббл», со своим 2,4-метровым зеркалом и сложными научными приборами, далёк от обычной камеры: специалисты по обработке изображений присваивают каждому фильтру определённый цвет при создании таких многоцветных снимков. Видимый свет, как правило, отображается в цвете, который пропускает фильтр. Более короткие волны, такие как ультрафиолетовые, обычно окрашиваются в синий или фиолетовый, а более длинные волны, например инфракрасные, — в красный.

Такая цветовая схема достаточно точно отражает действительность, одновременно предоставляя информацию о частях электромагнитного спектра, недоступных для человеческого восприятия. Однако существует большое множество возможных цветовых комбинаций, которые могут быть использованы для создания эстетически привлекательного или научно информативного изображения. Выбор той или иной палитры определяется целями обработки данных. В данном случае, представленный «Хабблом» снимок Большого Магелланова Облака — ценный научный инструмент, позволяющий глубже понять процессы, происходящие в этой галактике.

[vladgrin]

Наблюдения телескопов Джеймса Уэбба и ALMA раскрыли удивительную структуру галактики PACS-830, формирующей звёзды без катаклизмов

Учёные впервые обнаружили пространственные вариации звездообразования в далёкой галактике

Астрономы раскрыли механизмы звездообразования в галактике PACS-830 с помощью телескопов «Джеймс Уэбб» (JWST) и обсерватории ALMA. Исследование, опубликованное на основе данных высокого разрешения, показало, что галактика на красном смещении z=1,463 (около 9 миллиардов лет назад, примерно треть возраста Вселенной) обладает структурой, напоминающей спираль «большого дизайна» с двумя протяжёнными рукавами.

Наблюдения выявили необычное распределение молекулярного газа и звёздного света. Один из рукавов вносит 21±6% в общее излучение CO, что указывает на активные процессы звездообразования без признаков галактических слияний — ранее считалось, что такие вспышки требуют столкновений.

Учёные сравнили два маркера звездообразования: излучение полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) по данным JWST и скорость звездообразования (SFR), рассчитанную по данным ALMA. Оказалось, что в ядре PACS-833 наблюдается дефицит излучения ПАУ, хотя активность SFR там высока. Это противоречит стандартным моделям, где оба показателя коррелируют. Исследователи предположили, что интенсивное ионизирующее излучение в ядре разрушает молекулы ПАУ или подавляет их свечение, что характерно для галактик со вспышками звездообразования.


Снимки галактики PACS-830, сделанные телескопами «Хаббл», JWST и ALMA, показывают, как её структура меняется в зависимости от «цвета» (длины волны). В оптическом диапазоне она кажется «размытой», но в инфракрасном и субмиллиметровом свете чётко видны спиральные рукава, совпадающие с зонами плотного газа. Это помогло учёным понять, как галактика формирует звёзды без катастрофических столкновений. Источник: arXiv:2505.09728

Примечательно, что морфология PACS-830 зависит от длины волны: в ультрафиолете она напоминает результат слияния, а в инфракрасном диапазоне проявляется чёткая спиральная структура. Это говорит о сложной эволюции галактики, где формирующийся балдж (центральное утолщение) влияет на распределение газа и пыли.

Результаты подчёркивают важность совместного использования JWST и ALMA для изучения межзвёздной среды. Высокое разрешение позволило впервые обнаружить пространственные вариации отношения SFR к излучению ПАУ на высоком красном смещении, подтвердив теоретические расчёты. Учёные планируют расширить исследования, чтобы понять, как такие процессы влияют на эволюцию галактик в ранней Вселенной.

[vladgrin]

Телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил галактику MoM-z14, перечёркивающую законы ранней Вселенной

Свет от галактики шёл к Земле 13,5 миллиардов лет

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) совершил открытие, перевернувшее представления о ранней Вселенной. Учёные подтвердили существование галактики MoM-z14, свет которой шёл к Земле 13,5 миллиардов лет — она возникла всего через 280 миллионов лет после Большого взрыва. Этот объект, обнаруженный в рамках проекта «Мираж или Чудо», стал самым удалённым из спектроскопически верифицированных, превзойдя все ожидания теорий, существовавших до запуска JWST.

Спойлер

Спектр галактики, полученный прибором NIRSpec, выявил два ключевых признака её возраста: резкий обрыв излучения на длине волны, соответствующей водороду в межгалактической среде, и пять слабых линий в ультрафиолетовом диапазоне. Эти «отпечатки» позволили точно измерить красное смещение z=14.44, что эквивалентно наблюдению Вселенной в первые 2% её текущего возраста. Удивительно не только расстояние до объекта, но и его свойства: MoM-z14 излучает в 20 раз ярче типичных галактик той эпохи, сохраняя при этом крошечный размер — диаметр около 150 парсек, что в тысячу раз меньше Млечного Пути.


Галактика MoM-z14, как видит её телескоп «Джеймс Уэбб». Источник: Rohan P. Naidu / arXiv:2505.11263

Анализ излучения галактики раскрыл её особенности. Отсутствие признаков пыли и крутой наклон ультрафиолетового спектра указывают на молодое поколение звёзд, возникших в результате резкой вспышки звёздообразования — за последние 5 миллионов лет его темп вырос вдесятеро. Химический состав газа, обогащённого азотом при дефиците углерода и кислорода, напоминает структуру древних шаровых скоплений в нашей галактике. Это наводит на мысль, что MoM-z14 может быть «колыбелью» сверхмассивных звёзд, чьи взрывы насыщали среду тяжёлыми элементами.

Открытие ставит фундаментальные вопросы перед космологией. Плотность подобных ярких галактик на z≈14 оказалась в 100 раз выше предсказаний моделей, что требует пересмотра сценариев формирования структур в ранней Вселенной. Одно из возможных объяснений — экстремальная эффективность звездообразования в компактных областях или влияние альтернативных форм тёмной энергии. Ещё более интригующим выглядит частичная ионизация межгалактического газа вокруг MoM-z14, обнаруженная по слабому поглощению водорода. Если это подтвердится, то стандартные модели реионизации, предполагавшие полную нейтральность среды в ту эпоху, придётся серьёзно корректировать.

[vladgrin]

Телескоп «Джеймс Уэбб» ударился в археологию и разглядел прошлое Млечного Пути в сотне древних галактик
02.07.2025 [15:12]

Астрономы примерили на себя роль космических археологов и с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» изучили более 100 дисковых галактик, существовавших около 11 млрд лет назад. Подобно земным артефактам, эти «доисторические» галактики могут многое рассказать об истории нашей галактики — Млечного Пути.

Работа учёных была направлена на изучение явления формирования тонкого и толстого звёздных дисков в галактиках. Как показали предыдущие наблюдения, более половины галактик, видимых с ребра, обладают обоими дисками, но процессы их формирования до сих пор остаются не до конца понятными.

Тонкий диск вложен в толстый, и у каждого — свои популяции звёзд и своя динамика движения. Это напоминает водоворот внутри водоворота — характерную особенность дисковых галактик. У Млечного Пути тоже два диска, причём Солнце, Земля и всё человечество находятся в слое тонкого диска.

Спойлер

Проведённое исследование было направлено на выяснение того, как и почему формируется двухдисковая структура. Для этого астрономы отобрали 111 дисковых галактик, расположенных к нам ребром. Это стало первым случаем, когда учёные смогли изучить структуру тонких и толстых дисков галактик, существовавших в ранней Вселенной — всего через 2,8 млрд лет после Большого взрыва. Такое исследование стало возможным исключительно благодаря инфракрасной обсерватории «Джеймс Уэбб».

«Это уникальное измерение толщины дисков при высоком красном смещении, то есть в ранней Вселенной, стало эталоном для теоретических исследований, — заявил руководитель группы Такафуми Цукуи (Takafumi Tsukui) из Австралийского национального университета. — Обычно старые звёзды толстого диска тусклые, а молодые звёзды тонкого диска затмевают всю галактику. Но благодаря разрешающей способности JWST и его уникальной возможности видеть сквозь пыль и выделять тусклые старые звёзды, мы можем различать двухдисковую структуру галактик и измерять толщину каждого диска отдельно».

Учёные начали с того, что разделили 111 галактик из выборки на две категории: с двумя дисками и с одним. Судя по всему, это подтверждает гипотезу, что сначала в галактиках формируется толстый звёздный диск, а тонкий диск появляется позже.

По мнению исследователей, время формирования этих дисков зависит от массы конкретной галактики. Галактики с одним диском и большой массой трансформировались в галактики с двумя дисками, с формированием внутреннего тонкого диска около 8 миллиардов лет назад. Галактики с меньшей массой, по-видимому, претерпели аналогичную трансформацию позже — около 4 миллиардов лет назад.

«Впервые удалось рассмотреть тонкие звёздные диски при более высоком красном смещении. Что действительно является новым, так это открытие того, когда начинают формироваться тонкие звёздные диски, — сообщают учёные. — Было удивительно увидеть тонкие звёздные диски, существовавшие уже 8 миллиардов лет назад или даже раньше».

На втором этапе анализа учёные исследовали структуру и динамику газа в окрестностях галактик, используя Большую миллиметровую/субмиллиметровую антенную решётку Атакама (ALMA) — комплекс из 66 антенн на севере Чили, работающий как единый радиотелескоп. Также к наблюдениям были подключены другие радиотелескопы. Данные показали, что турбулентный газ в ранней Вселенной вызывал всплески интенсивного звездообразования в галактиках, что приводило к формированию толстых звёздных дисков. По мере формирования звёзд в толстых дисках газ стабилизировался, становился менее турбулентным и разрежался, что вело к образованию тонкого звёздного диска.


Схематическое изображение двухдисковой структуры галактики. Источник изображения: Wikipedia

По словам исследователей, этот процесс занимал разное количество времени в галактиках с большой и малой массой, потому что в первых газ превращается в звёзды более эффективно, чем во вторых. Это означает, что в галактиках с большой массой газ истощается быстрее, и они быстрее достигают состояния, в котором могут формироваться тонкие звёздные диски.

Аналогичные процессы, вероятно, происходили и в нашей галактике. По времени они совпадают с теоретическими выводами о времени формирования тонкого диска в Млечном Пути.

В целом исследование демонстрирует способность телескопа JWST заглядывать в прошлое и находить галактики, эволюционировавшие так же, как и наша, что позволяет использовать эти объекты в качестве индикаторов, рассказывающих историю Млечного Пути.